地下千米鎖“蛟龍”

王偉燦

“工程治理效果非常好，不僅消除了隱患，還為我們節省了1500余萬元的治理成本。”日前，說起河南省豫西煤田地質勘察有限公司（以下簡稱豫西公司）實施的煤礦水害治理項目，永煤集團新橋煤礦負責人高興地說。

2022年，豫西公司承擔起新橋煤礦南十一采區（北翼部分）底板水害地面區域治理工程，面對千米地下的“水魔”，豫西公司工程技術人員不畏困難，憑借過硬的綜合實力和專業能力，成功降伏水害，夯實了安全生產基礎。

現場勘探做設計

位于永城市的新橋煤礦南十一采區21106工作面和21108工作面富水性強，最大出水量可達到138立方米/小時，嚴重制約了礦井安全生產。

2022年5月，新橋煤礦決定對南十一采區進行治理，確保21106和21108工作面安全生產。但是，治理區域勘探程度低，地層破碎、地應力大、礦山壓力大，構造、井下已有巷道、灰巖巖溶裂隙發育的富水性給施工帶來巨大風險。

豫西公司在此前已完成河南省新鄉市、陜西省長武縣兩項水害地面區域治理工程，積累了經驗和信心。在接到項目后，迅速組織專業人員認真研究招標文件、深入現場踏勘、充分收集地質資料、精確測算分析有關技術資料。經過前期準備，工程技術部部長習通和技術人員開始了優化設計工作。

“我們結合工作面范圍、井下巷道、煤層展布情況、構造特征、鉆探施工效能等諸多因素，分別設計4個注漿井位，52個分支孔，勘探進尺2.6萬余米，預計注漿量8萬噸。”習通介紹說，通過實施定向分支孔，可以最大限度揭露儲水空間和導水通道，減少井下防治水工程量，縮短治理工期，提高治理效果。

創新趕走“攔路虎”

2022年9月7日，工程一開工，鉆探工作便遇到了一個“攔路虎”。

由于21106工作面黃土覆蓋層厚度達330米，要想在著陸點位置準確進入目的層灰巖，必須從覆蓋層開始定向。項目組成員認為，上部的黃土表層并不適宜定向。經過分析研究，豫西公司定向分公司經理侯振環決定采用大彎度、大尺寸螺桿鉆具進行造斜。

“那幾天，我們駐守在鉆機現場，每天睡眠時間不超過4小時，實時分析定向儀器反饋的數據，及時調整技術參數，采用鉆探探層、伽瑪數據分析、地質導向等手段，不斷優化軌跡，成功將表層套管下入穩定基巖內，趕走了鉆探施工中的第一個‘攔路虎。”侯振環說。

然而，“攔路虎”不止一只。2023年5月5日，在施工21106工作面Z1、Z2兩個注漿井位時，由于Z1井場生產進度遲緩，兩個分支孔沒有與Z2井同步完成，影響了21106工作面按時接替。

侯振環經過與技術人員多次研究商討，決定實施“開窗”技術，推進Z1井施工效率。“所謂‘開窗技術，就是通過在Z2井主支套管內打開一個口，

沿Z1的分支軌跡到達原設計終孔位置，為Z1井分支分擔工作量，以此加快21106工作面的地面鉆探注漿工作。”侯振環介紹。通過這種方法，項目組終于順利如期實現接替目標。

優化方案制對策

煤礦水害治理打鉆是基礎，注漿是根本。

采區底板水害地面區域治理注漿工程，就是在井下采區待采區域的地面進行鉆孔，并進行高壓注漿封堵，在治理范圍內形成一個“水泥阻水墻”，以此來阻隔來自灰巖及以下的巖溶裂隙向外滲水。

2024年2月15日，治理區域突然出現濃度高、升壓快和低壓段大注漿量等情況。這種情況嚴重影響了治理效果，技術人員經過半天時間觀察、商討，制定出應對措施，分析大量注漿壓力曲線數據，不斷優化調整注漿工藝的壓力、濃度、動態漿液流量、注漿材料質量等關鍵參數。終于在合適的壓力區段注入適當流量和濃度的漿液，確保了注漿加固效果。

“地面區域治理完成后，經過井下三維電阻率法和音頻電透視兩種物探方法探測，治理目的層成功達到相關要求。”豫西公司總經理孟紅偉笑著說。

歷時1年零9個月的緊張施工，項目共完成鉆探工作量26134米、注漿28.8萬噸。由于工程治理效果好，礦方將21106工作面原先的“一面三巷”布置方案調整為“一面兩巷”，節省設計、施工費用1500余萬元，開采工作可提前近1年時間重新開始。